“材料江湖”進(jìn)企業(yè) | 小料帶你科普推廣中國建材總院的新材料新技術(shù)

來源：中國建材總院  發(fā)布時(shí)間：2023-04-03

   中國建材集團(tuán)

每月26日開展“材料江湖”直播

致力于打造一個(gè)材料科普推廣應(yīng)用的平臺

本期節(jié)目小料帶你走進(jìn)中國建材總院

感受73年創(chuàng)新的豐碩成果

體驗(yàn)專業(yè)實(shí)驗(yàn)探索的魅力

認(rèn)識推廣一批高端功能性材料

……

讓我們重溫3月26日“材料江湖”走進(jìn)總院篇

感受“材料創(chuàng)造美好世界”的使命情懷

特種水泥篇

什么是特種水泥？

特種水泥是一種具有特殊功能，能夠用于某些特定工程的水泥材料，它通常在普通水泥難以滿足工程要求的情況下使用。比如水利工程使用的低熱水泥、核電站使用的核電水泥、油井工程使用的油井水泥等。

特種水泥巖相實(shí)驗(yàn)分為幾步？

打磨→拋光→侵蝕→顯微鏡觀察

在實(shí)驗(yàn)中能看到特種水泥的哪些特別之處？

普通水泥混凝土在水化硬化過程會放出大量的熱量，使混凝土內(nèi)外出現(xiàn)溫差，由于熱脹冷縮就會導(dǎo)致開裂。尤其是在水工大壩這樣的大體積混凝土中，這個(gè)問題會更加嚴(yán)重。而低熱水泥改變了礦物組成，通過以放熱更低的硅酸二鈣作為主要礦物實(shí)現(xiàn)降低放熱的效果。經(jīng)過打磨拋光的低熱水泥熟料在顯微鏡下可以看到大量的圓形礦物——硅酸二鈣，它在水化的時(shí)候放熱很少，能夠有效地降低水泥的放熱和收縮，減少開裂。

混凝土篇

水泥和混凝土是一種材料嗎？

水泥是混凝土最重要的原材料之一。工程中，往往不會直接用水泥建造工程，而是水泥、砂、石、水、以及外加劑等材料拌合形成一種復(fù)合材料，用這種復(fù)合材料去建設(shè)工程，這種復(fù)合材料才是我們常說的混凝土。

鐵鋁酸鹽水泥在核電站工程應(yīng)用入選2022全球建材十大科技新聞的原因是什么？

鐵鋁酸鹽水泥由總院于20世紀(jì)80年代開發(fā)，是世界公認(rèn)的中國具有獨(dú)立自主知識產(chǎn)權(quán)的“第三系列水泥”，這是人類史上水泥品種發(fā)展中的又一次重大創(chuàng)新。與傳統(tǒng)硅酸鹽水泥相比，鐵鋁酸鹽水泥具有快硬、早強(qiáng)、高強(qiáng)、抗凍、抗?jié)B、耐腐蝕、耐磨、體積穩(wěn)定等特點(diǎn)，已成功應(yīng)用于國家核電等重大工程建設(shè)中。

同樣也面臨溫度開裂的問題么，如何解決的？

我們研制了抑溫抗裂的“微膠囊”，來解決水化放熱集中、溫升峰值高的問題。

恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)有何作用？

標(biāo)記著“14.8.14”的是2014年8月14日成型的砂漿試件，在恒溫恒濕的環(huán)境中養(yǎng)護(hù)，通過檢測它的變形值來判斷配比的砂漿試件的干燥收縮情況。通過長齡期的檢測其性能，以保證所調(diào)控的混凝土結(jié)構(gòu)和建筑能夠達(dá)到其在不同的服役條件下所需的性能。這些長齡期的試驗(yàn)需要我們幾代人的努力，來完成這樣的目標(biāo)，為我們所參與項(xiàng)目和重大工程提供保障。

防護(hù)修復(fù)加固篇

材料出現(xiàn)問題是如何修復(fù)的？

ZY-LG化學(xué)注漿材料是一種混凝土快速修復(fù)材料，通過分子結(jié)構(gòu)雜化、疏水基團(tuán)接枝共聚技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)快速固化、遇水無副反應(yīng)，從而達(dá)到止水加固一體化施工效果。主要應(yīng)用于隧道滲漏水治理及加固，也可應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)裂縫修復(fù)及補(bǔ)強(qiáng)加固。材料本身擁有低粘高滲、快凝早強(qiáng)、高強(qiáng)高粘接等優(yōu)異的性能，可廣泛應(yīng)用于高鐵、地鐵、高速公路等快速修復(fù)工程。

“呼吸型防水涂料”真的會呼吸嗎？

呼吸型防水材料是一種應(yīng)用于混凝土的防水防護(hù)材料，材料噴涂或涂刷于混凝土表面，在其毛細(xì)孔壁形成硅樹脂膜，在阻隔液態(tài)水的同時(shí)，不影響水蒸氣自由進(jìn)出，就像呼吸一樣。本材料使用后，不改變基材外觀，可與基材同壽命，可實(shí)現(xiàn)長效防護(hù)，并賦予混凝土優(yōu)良的抗凍性、抗腐蝕性和抗雪凝冰性能。適用于水工、海工等腐蝕環(huán)境下混凝土防水防腐工程，混凝土道面防除冰鹽侵蝕、抗雪凝冰防護(hù)工程，以及清水混凝土飾面及防護(hù)工程。

石英玻璃篇

石英玻璃為何可以稱王？

玻璃種類繁多，日常接觸或者了解到的包括普通玻璃杯、玻璃窗、鋼化玻璃、防彈玻璃等。普通玻璃的主要成分包括70%-75%的二氧化硅以及硅酸鈉、硅酸鈣等，而石英玻璃則是二氧化硅單一組分，其純度可以達(dá)到99.99%，更高品質(zhì)的甚至可以達(dá)到99.9999%。正是由于它高純的特點(diǎn)和緊密的分子結(jié)構(gòu)，使其具有很多獨(dú)特的性能。

石英玻璃的特別之處在哪里？

視覺：石英玻璃在遠(yuǎn)紫外到近紅外波長范圍都有優(yōu)良的透過率，特別是紫外波段，更是所有透紫外材料中的佼佼者。

觸覺：石英玻璃具有很好的熱穩(wěn)定性，將其加熱到1000℃左右，投放到水中冷卻，不會炸裂。此外，它還有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，除氫氟酸和熱磷酸外，其它任何酸以及常溫下堿和鹽對它都表現(xiàn)為惰性，因此石英玻璃常用在極端環(huán)境條件下，如耐高溫耐腐蝕的化學(xué)儀器，對純凈度和使用溫度要求較高的光伏、光通訊、半導(dǎo)體等領(lǐng)域。

聽覺：敲擊普通玻璃杯與石英玻璃杯進(jìn)行聲音對比，石英玻璃杯的聲音更為清脆，且聲音持續(xù)時(shí)間更長。這是因?yàn)槭⒉Ａщm為脆性材料，但它的機(jī)械性能比硬質(zhì)玻璃和陶瓷都好。

高品質(zhì)的石英玻璃很難做大，這是為什么呢？

由于石英玻璃軟化點(diǎn)高，制備過程中對爐膛以及沉積面的溫度提出了很高要求。高端合成石英玻璃在制備過程中涉及到原料場、氣流場、溫度場等多方面相互擾動，如何達(dá)到有利于制備的平衡條件比較困難。此外石英玻璃粘度大，制備過程中很難達(dá)到均勻的狀態(tài)。因此如何獲得大尺寸高品質(zhì)的石英玻璃也是行業(yè)內(nèi)一大難題。

光纖材料篇

光纖傳像元件制備難點(diǎn)是什么？

光纖傳像元件是由數(shù)千萬根乃至上億根玻璃微米級的玻璃纖維熔壓而成的陣列材料。能夠?qū)崿F(xiàn)光學(xué)圖像高保真、高清晰、高分辨的傳輸。具有光學(xué)零厚度的特性，作為微光夜視器件的核心元件，實(shí)現(xiàn)了器件小型化和輕量化。為實(shí)現(xiàn)圖像高分辨?zhèn)鬏?，?nèi)部纖維的直徑僅有4微米，構(gòu)成光纖傳像元件的每一根玻璃纖維都是一個(gè)單獨(dú)的傳像單元，是光纖傳像元件具備獨(dú)特光學(xué)性能的基礎(chǔ)。

伸手不見五指的黑夜也能清晰的看到目標(biāo)

在光纖傳像元件應(yīng)用于微光夜視器件時(shí)，外界微量的光子進(jìn)入光纖傳像元件打到光電陰極上，光子轉(zhuǎn)化為電子，而后電子經(jīng)過微通道板實(shí)現(xiàn)電子數(shù)量萬倍以上的倍增，增強(qiáng)的電子再通過熒光粉層實(shí)現(xiàn)電光轉(zhuǎn)化，然后增強(qiáng)的圖像由光纖傳像元件傳遞至人眼中，實(shí)現(xiàn)了微弱圖像的可視化。其中，光纖傳像元件可以實(shí)現(xiàn)微光圖像和增強(qiáng)圖像的高分辨、高清晰傳輸，為微光夜視器件的小型化和輕量化提供基礎(chǔ)。

電磁防護(hù)材料篇

如何實(shí)現(xiàn)建筑物的電磁輻射防護(hù)？
應(yīng)用具有電磁波吸收功能的建筑材料是最有效技術(shù)手段。我們開發(fā)了包括砂漿混凝土、裝飾材料及預(yù)制構(gòu)件等不同類型的系列吸波建材，能夠滿足醫(yī)院等不同應(yīng)用場景的電磁防護(hù)性能與施工要求，可以應(yīng)用于建筑物地面、墻面、屋頂?shù)雀鱾€(gè)部位，施工方法與傳統(tǒng)建材一致，但是作用是不可替代的。

吸波建材如何實(shí)現(xiàn)高性能設(shè)計(jì)？

結(jié)構(gòu)調(diào)控是吸波建材高性能設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。我們將超材料和傳統(tǒng)建材進(jìn)行融合，利用特殊結(jié)構(gòu)與電磁波的復(fù)雜作用，實(shí)現(xiàn)吸波性能的突破性提升。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)材料的平面化應(yīng)用，我們突破了制造工藝難題，并實(shí)現(xiàn)了建筑應(yīng)用。

空氣凈化篇

室內(nèi)空氣凈化材料的小知識

甲醛是一種常見的室內(nèi)空氣污染物，我們從事建材研究的工作者一直在想辦法減少它。導(dǎo)致室內(nèi)空氣污染的關(guān)鍵是集成污染，即便使用的所有材料、家具都是滿足國家標(biāo)準(zhǔn)環(huán)保要求的，但是不科學(xué)、過度使用也會造成空氣污染問題，尤其甲醛污染。

很多裝修材料提出了具有甲醛凈化、抗菌的健康功能，比如硅藻泥為代表的無機(jī)干粉壁材、凈醛抗菌乳膠漆、定制家具的凈醛板、抗菌板，凈醛石膏板吊頂板等，他們有個(gè)共同的特點(diǎn)就是在室內(nèi)用量、面積較大較廣的情況下，也能更快速的將空氣中的甲醛濃度降低，保證室內(nèi)的空氣質(zhì)量。我們團(tuán)隊(duì)開發(fā)了包括液態(tài)、粉體的不同狀態(tài)甲醛凈化材料，可以添加在裝修材料中，讓原本不具有功能的裝修材料實(shí)現(xiàn)甲醛凈化功能。

友情提示

室內(nèi)空氣的環(huán)保性要從裝修設(shè)計(jì)階段就開始重視，參照相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行環(huán)保性預(yù)評估，我們團(tuán)隊(duì)也已經(jīng)制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，希望更多的設(shè)計(jì)師可以學(xué)習(xí)利用，真正為消費(fèi)者做出高質(zhì)量高環(huán)保的設(shè)計(jì)。作為消費(fèi)者，在裝修選材過程中不僅要環(huán)保的，還可以使用有凈化、抗菌功能的，做到科學(xué)用材，這樣就會大大減少裝修后甲醛污染問題的發(fā)生。

中國建材總院還開發(fā)了

系列耐高溫材料、陶瓷絕緣子

氮化硅陶瓷球、先進(jìn)人工晶體

復(fù)合材料航天結(jié)構(gòu)件、分離膜外殼，等等

大家對以上材料和技術(shù)有感興趣的

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